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Introduzione all'acquaponica

1. Una breve storia della moderna tecnologia aquaponica

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Il concetto di utilizzo dei rifiuti fecali e degli escrementi complessivi dei pesci per fertilizzare le piante esiste da millenni, con le prime civiltà in Asia e Sud America che applicano questo metodo. Attraverso il lavoro pionieristico del New Alchemy Institute e di altre istituzioni accademiche nordamericane ed europee alla fine degli anni '70, e ulteriori ricerche nei decenni successivi, questa forma fondamentale di acquaponica si è evoluta nei moderni sistemi di produzione alimentare di oggi. Prima dei progressi tecnologici degli anni '80, la maggior parte dei tentativi di integrazione dell'idroponica e dell'acquacoltura ha avuto un successo limitato. Gli anni '80 e '90 hanno visto progressi nella progettazione dei sistemi, nella biofiltrazione e nell'identificazione dei rapporti ottimali pesce-pianta che hanno portato alla creazione di sistemi chiusi che consentono il riciclo dell'acqua e dell'accumulo di nutrienti per la crescita delle piante. Nei suoi primi sistemi acquaponici, North Carolina State University (Stati Uniti d'America) ha dimostrato che il consumo di acqua nei sistemi integrati era solo il 5 per cento di quello utilizzato nella coltura di stagni per la coltivazione di tilapia. Tale sviluppo, tra le altre iniziative chiave, ha evidenziato l'idoneità di sistemi integrati di acquacoltura e idroponica per l'allevamento di pesci e la coltivazione di ortaggi, in particolare nelle regioni aride e povere d'acqua.

   Anche se in uso dagli anni '80, l'acquaponica è ancora un metodo relativamente nuovo di produzione alimentare, con solo un piccolo numero di centri di ricerca e professionisti in tutto il mondo con una completa esperienza acquaponica. James Rakocy è stato leader nel settore della ricerca e dello sviluppo attraverso il suo lavoro presso l'Università delle Isole Vergini (Stati Uniti d'America). Ha sviluppato rapporti e calcoli vitali al fine di massimizzare la produzione sia di pesce che di verdure mantenendo un ecosistema equilibrato. In Australia, Wilson Lennard ha anche prodotto calcoli chiave e piani di produzione per altri tipi di sistemi. In Alberta, Canada, una ricerca condotta da Nick Savidov per un periodo di due anni ha prodotto risultati che dimostrano che le unità acquaponiche avevano una produzione significativamente superiore di pomodori e cetrioli quando sono stati raggiunti alcuni livelli fondamentali di nutrienti. Mohammad Abdus Salam della Bangladesh Agricultural University ha promosso il campo nell'agricoltura di sussistenza domestica con acquaponica. Queste scoperte di ricerca, così come molte altre, hanno spianato la strada a vari gruppi di professionisti e aziende di supporto/formazione che stanno cominciando a germogliare in tutto il mondo. Alla fine di questa pubblicazione sono fornite letture suggerite delle opere trapezoidali in acquaponica.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

2. Applicabilità dell'acquaponica

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Aquaponics combina due dei sistemi più produttivi nei rispettivi campi. I sistemi di acquacoltura a ricircolo e l'idroponica hanno sperimentato un'espansione diffusa nel mondo non solo per le loro rese più elevate, ma anche per il loro migliore utilizzo del suolo e dell'acqua, metodi più semplici di controllo dell'inquinamento, una migliore gestione dei fattori produttivi, una maggiore qualità dei prodotti e una maggiore alimentazione sicurezza (casella 1). Tuttavia, l'acquaponica può essere eccessivamente complicata e costosa e richiede un accesso coerente ad alcuni input.

   L'acquaponica è una tecnica che ha il suo posto nel più ampio contesto dell'agricoltura intensiva sostenibile, soprattutto nelle applicazioni su scala familiare. Offre metodi di supporto e collaborazione per la produzione di verdure e pesce e può crescere quantità considerevoli di cibo in luoghi e situazioni in cui l'agricoltura basata sul suolo è difficile o impossibile. La sostenibilità dell'acquaponica considera le dinamiche ambientali, economiche e sociali. Dal punto di vista economico, questi sistemi richiedono investimenti iniziali sostanziali, ma sono poi seguiti da bassi costi ricorrenti e rendimenti combinati sia dal pesce che dagli ortaggi. Dal punto di vista ambientale, l'acquaponica impedisce agli effluenti dell'acquacoltura di fuoriuscire e di inquinare lo spartiacque. Allo stesso tempo, l'acquaponica consente un maggiore controllo dell'acqua e della produzione. Aquaponics non si basa su sostanze chimiche per fertilizzanti, né sul controllo di parassiti o erbacce che rende gli alimenti più sicuri contro potenziali residui. Socialmente, l'acquaponica può offrire miglioramenti qualità-della vita perché il cibo è coltivato localmente e coltivare colture culturalmente appropriate. Allo stesso tempo, l'acquaponica può integrare strategie di sussistenza per garantire cibo e piccoli redditi alle famiglie senza terra e povere. La produzione nazionale di cibo, l'accesso ai mercati e l'acquisizione di competenze sono strumenti inestimabili per garantire l'empowerment e l'emancipazione delle donne nei paesi in via di sviluppo, e l'acquaponica può fornire le basi per una crescita socioeconomica equa e sostenibile. Le proteine del pesce sono una preziosa aggiunta alle esigenze dietetiche di molte persone, poiché le proteine sono spesso carenti nel giardinaggio su piccola scala.

   L'acquaponica è più appropriata dove la terra è costosa, l'acqua è scarsa e il suolo è povero. Deserti e aree aride, isole sabbiose e giardini urbani sono i luoghi più adatti per l'acquaponica perché utilizza un minimo assoluto di acqua. Non c'è bisogno di suolo, e l'acquaponica evita i problemi legati alla compattazione del suolo, alla salinizzazione, all'inquinamento, alle malattie e alla stanchezza. Allo stesso modo, l'acquaponica può essere utilizzata in ambienti urbani e periurbani dove non è disponibile alcun terreno o pochissimo, fornendo un mezzo per coltivare fitte colture su piccoli balconi, cortili, al chiuso o sui tetti.

   Tuttavia, questa tecnica può essere complicata e le unità su piccola scala non forniranno mai tutto il cibo per una famiglia. I sistemi aquaponici sono costosi; il proprietario deve installare un sistema di acquacoltura completo e un sistema idroponico, e questo è l'elemento più importante da considerare quando si avvia un sistema aquaponico. Inoltre, una gestione efficace richiede una conoscenza olistica e una manutenzione quotidiana dei tre gruppi distinti di organismi coinvolti. La qualità dell'acqua deve essere misurata e manipolata. Sono necessarie competenze tecniche per costruire e installare i sistemi, soprattutto nel caso di impianti idraulici e cablaggi. L'acquaponica può essere poco pratica e non necessaria in luoghi con accesso al suolo, terreno fertile, spazio adeguato e acqua disponibile. Le comunità agricole forti possono trovare l'acquaponica eccessivamente complicata quando lo stesso cibo potrebbe essere coltivato direttamente nel terreno. In questi casi, l'acquaponica può diventare un hobby costoso piuttosto che un sistema di produzione alimentare dedicato. Inoltre, l'aquaponica richiede un accesso coerente ad alcuni input. L'elettricità è necessaria per tutti i sistemi aquaponici descritti in questa pubblicazione e le reti elettriche inaffidabili e/o un costo elevato dell'elettricità possono rendere impossibile l'acquaponica in alcune località. I mangimi per pesci devono essere acquistati regolarmente e devono avere accesso ai semi di pesce e alle sementi di piante. Questi input possono essere ridotti (pannelli solari, produzione di mangimi per pesci, allevamento e propagazione delle piante), ma questi compiti richiedono ulteriori conoscenze e aggiungono tempo alla gestione quotidiana, e possono essere troppo onerosi e dispendiosi in termini di tempo per un sistema su piccola scala.

   Detto questo, il sistema acquaponico di base funziona in un'ampia gamma di condizioni, e le unità possono essere progettate e ridimensionate per soddisfare il livello di abilità e interesse di molti agricoltori. Esiste un'ampia varietà di disegni aquaponici, che vanno dall'alta tecnologia a bassa tecnologia, e da livelli di prezzo elevati a ragionevoli. Aquaponics è abbastanza adattabile può essere sviluppato con materiali locali e conoscenze nazionali, e per soddisfare le condizioni culturali e ambientali locali. Richiederà sempre una persona dedicata e interessata, o un gruppo di persone, per mantenere e gestire il sistema su base giornaliera. Informazioni sostanziali sulla formazione sono disponibili attraverso libri, articoli e comunità online, nonché attraverso corsi di formazione, agenti di estensione agricola e consulenze di esperti. Aquaponics è un sistema combinato, il che significa che sia i costi che i benefici sono aumentati. Il successo deriva dalla produzione locale, sostenibile e intensiva di pesci e piante e, possibilmente, questi potrebbero essere superiori ai due componenti presi separatamente, purché l'acquaponica venga utilizzata in luoghi appropriati, tenendo conto dei suoi limiti.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

3. Acquacoltura

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   L'acquacoltura è l'allevamento in cattività e la produzione di pesci e di altre specie animali e vegetali acquatiche in condizioni controllate. Molte specie acquatiche sono state coltivate, in particolare pesci, crostacei e molluschi, piante acquatiche e alghe. I metodi di produzione dell'acquacoltura sono stati sviluppati in varie regioni del mondo e sono quindi stati adattati alle specifiche condizioni ambientali e climatiche di tali regioni. Le quattro principali categorie di acquacoltura comprendono i sistemi di acque libere (ad esempio gabbie, lunghe linee), la coltura di stagni, le piste a flusso continuo e i sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS). In un sistema RAS (Figura 1.4), l'acqua viene riutilizzata per i pesci dopo un processo di pulizia e filtraggio. Sebbene una RAS non sia il sistema di produzione più economico a causa dei suoi maggiori costi di investimento, energia e gestione, può aumentare considerevolmente la produttività per unità di terreno ed è la tecnologia più efficiente per il risparmio idrico nell'allevamento ittico. A RAS è il metodo più applicabile per lo sviluppo di sistemi integrati di agricoltura dell'acquacoltura a causa del possibile impiego di sottoprodotti e delle concentrazioni più elevate di nutrienti in acqua per la produzione di colture vegetali. Aquaponics è stato sviluppato dal benefico accumulo di nutrienti che si verificano nei RASS e, quindi, è l'obiettivo principale di questo manuale.

   

   L'acquacoltura è una fonte sempre più importante di produzione globale di proteine. Infatti, l'acquacoltura rappresenta quasi la metà del pesce consumato nel mondo, con la produzione di acquacoltura che corrisponde per la prima volta agli sbarchi di pesca di cattura nel 2012. L'acquacoltura ha il potenziale di ridurre la pressione sulla pesca mondiale e di ridurre significativamente l'impronta di sistemi di allevamento animale terrestre meno sostenibili nel fornire all'uomo proteine animali. Tuttavia, due aspetti dell'acquacoltura possono essere affrontati per migliorare la sostenibilità di questa tecnica agricola. Uno dei principali problemi per la sostenibilità dell'acquacoltura è il trattamento delle acque reflue ricche di sostanze nutritive, che è un sottoprodotto di tutti i metodi di acquacoltura sopra menzionati. A seconda delle norme ambientali stabilite da ciascun paese, gli agricoltori devono trattare o smaltire gli effluenti, che possono essere costosi e dannosi per l'ambiente. Senza trattamento, il rilascio di acqua ricca di sostanze nutritive può portare a eutrofizzazione e ipossia nelle zone costiere spartiacque e localizzate, così come la crescita eccessiva delle macroalghe delle barriere coralline e altri disturbi ecologici ed economici. La coltivazione di piante all'interno del flusso di effluenti è un metodo per impedirne il rilascio nell'ambiente e per ottenere ulteriori benefici economici dalla coltivazione di colture con sottoprodotti senza costi attraverso l'irrigazione, le zone umide artificiali e altre tecniche. Un'altra preoccupazione per la sostenibilità è che l'acquacoltura si basa pesantemente sulla farina di pesce come mangime principale per pesci. Dal punto di vista della conservazione, questo sta scaricando un debito indebitando un altro, e gli ingredienti alternativi per mangimi rappresentano una considerazione importante per il futuro dell'acquacoltura. La maggior parte di questa pubblicazione è dedicata al riutilizzo degli effluenti dell'acquacoltura come prodotto a valore aggiunto, mentre i mangimi alternativi per pesci e le loro modalità per contribuire a ridurre l'impronta dell'acquacoltura sono discussi nella sezione 9.1.2.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

4. Acquaponica

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   L'acquaponica è l'integrazione dell'acquacoltura a ricircolo e dell'idroponica in un unico sistema di produzione. In un'unità acquaponica, l'acqua proveniente dall'acquario scorre attraverso i filtri, pianta cresce aiuole e poi torna al pesce (Figura 1.5). Nei filtri, i rifiuti di pesce vengono rimossi dall'acqua, prima utilizzando un filtro meccanico che rimuove i rifiuti solidi e poi attraverso un biofiltro che elabora i rifiuti disciolti. Il biofiltro fornisce una posizione per i batteri per convertire l'ammoniaca, che è tossica per i pesci, in nitrato, un nutriente più accessibile per le piante. Questo processo è chiamato nitrificazione. Come l'acqua (contenente nitrati e altri nutrienti) viaggia attraverso piante coltivano letti le piante assorbono questi nutrienti, e infine l'acqua ritorna al serbatoio di pesce purificato. Questo processo consente ai pesci, alle piante e ai batteri di prosperare in modo simbiotico e di lavorare insieme per creare un ambiente di crescita sano l'uno per l'altro, a condizione che il sistema sia adeguatamente bilanciato.

   In acquaponica, gli effluenti dell'acquacoltura vengono deviati attraverso aiuole e non rilasciati nell'ambiente, mentre allo stesso tempo i nutrienti per le piante sono forniti da una fonte sostenibile, economica e non chimica. Questa integrazione elimina alcuni dei fattori insostenibili della gestione indipendente dell'acquacoltura e dei sistemi idroponici. Oltre ai benefici derivanti da questa integrazione, l'acquaponica ha dimostrato che le sue produzioni vegetali e ittiche sono comparabili con i sistemi idroponici e di acquacoltura a ricircolo. L'acquaponica può essere più produttiva ed economicamente fattibile in determinate situazioni, soprattutto dove la terra e l'acqua sono limitate. Tuttavia, l'acquaponica è complicata e richiede notevoli costi di avviamento. L'aumento della produzione deve compensare i maggiori costi di investimento necessari per integrare i due sistemi. Prima di impegnarsi in un sistema di grandi dimensioni o costoso, dovrebbe essere condotto un piano aziendale completo che tenga conto degli aspetti economici, ambientali, sociali e logistici.

   Sebbene la produzione di pesce e verdura sia la produzione più visibile delle unità acquaponiche, è essenziale comprendere che l'acquaponica è la gestione di un ecosistema completo che comprende tre grandi gruppi di organismi: pesci, piante e batteri.

   

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

5. Applicazioni attuali dell'acquaponica

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Questa sezione finale discute brevemente alcune delle principali applicazioni dell'acquaponica viste in tutto il mondo. Questo elenco non è affatto esaustivo, ma piuttosto una piccola finestra sulle attività che utilizzano il concetto aquaponico. L'appendice 6 contiene ulteriori spiegazioni su dove e in quali contesti l'acquaponica è più applicabile.

   Acquaponica domestica/piccola scala

   

   Le unità acquaponiche con una dimensione acquatica di circa 1 000 litri e uno spazio di crescita di circa 3 m2 sono considerate su piccola scala e sono adatte per la produzione domestica di una famiglia (figura 1.6). Unità di queste dimensioni sono state sperimentate e testate con grande successo in molte regioni del mondo. Lo scopo principale di queste unità è la produzione alimentare per la sussistenza e l'uso domestico, poiché molte unità possono avere vari tipi di verdure ed erbe in crescita contemporaneamente. Negli ultimi cinque anni, gruppi acquaponici, società e forum si sono sviluppati considerevolmente e sono serviti a diffondere consigli e lezioni apprese su queste piccole unità.

   Acquaponica semi-commerciale e commerciale

   

   A causa dell'elevato costo iniziale di avviamento e della limitata esperienza completa con questa scala, i sistemi acquaponici commerciali e/o semi-commerciali sono pochi in numero (Figura 1.7). Molte imprese commerciali sono fallite perché i profitti non sono stati in grado di soddisfare le esigenze del piano di investimento iniziale. La maggior parte di quelli che esistono utilizzano pratiche di monocoltura, tipicamente la produzione di lattuga o basilico. Sebbene molti istituti accademici negli Stati Uniti d'America, in Europa e in Asia abbiano costruito grandi unità, la maggior parte sono stati destinati alla ricerca accademica piuttosto che alla produzione alimentare, e non sono destinati o progettati per competere con altri produttori del settore privato. Ci sono diverse fattorie di successo in tutto il mondo. Un gruppo di esperti alle Hawaii (Stati Uniti d'America) ha creato un sistema commerciale a tutti gli effetti.

   Essi sono stati anche in grado di ottenere la certificazione biologica per la loro unità, consentendo loro di ottenere un rendimento finanziario più elevato per la loro produzione. Un'altra operazione acquaponica su larga scala e di successo commerciale si trova a Newburgh, New York (Stati Uniti d'America), e raccoglie profitti attraverso molteplici flussi di entrate provenienti da diverse specie ittiche e vegetali e una strategia di marketing di successo per ristoranti locali, alimentari, alimenti e agricoltori mercati.

   Piani aziendali dettagliati con approfondite ricerche di mercato sulle piante e sui pesci più redditizi nei mercati locali e regionali sono essenziali per qualsiasi impresa di successo, così come l'esperienza con l'acquaponica su piccola scala, l'acquacoltura commerciale e l'idroponica commerciale.

   Educazione

   Piccole unità acquaponiche vengono sostenute in vari istituti di istruzione, tra cui scuole primarie e secondarie, college e università, centri di istruzione speciale e per adulti, nonché organizzazioni basate sulla comunità (Figura 1.8). L'acquaponica viene utilizzata come veicolo per colmare il divario tra la popolazione generale e le tecniche agricole sostenibili, comprese attività sostenibili congruenti come la raccolta dell'acqua piovana, il riciclaggio dei nutrienti e la produzione di alimenti biologici, che possono essere integrate nei piani delle lezioni. Inoltre, questa natura integrata dell'acquaponica offre un'esperienza pratica di apprendimento su argomenti di vasta portata come anatomia e fisiologia, biologia e botanica, fisica e chimica, nonché studi di etica, cucina e sostenibilità generale.

   

   Soccorso umanitario e interventi di sicurezza alimentare

   

   Con l'avvento di sistemi acquaponici altamente efficienti, c'è stato un interesse a scoprire come il concetto va nei paesi in via di sviluppo. Esempi di iniziative acquaponiche si possono vedere in Barbados, Brasile, Botswana, Etiopia, Ghana, Guatemala, Haiti, India, Giamaica, Malesia, Messico, Nigeria, Panama, Filippine, Thailandia e Zimbabwe (Figura 1.9). A prima vista, sembra esserci una notevole quantità di attività acquaponica all'interno della sfera umanitaria. Inoltre, le unità acquaponiche su piccola scala sono componenti di alcune iniziative agricole urbane o periurbane, in particolare con organizzazioni non governative e altre parti interessate nella sicurezza alimentare urbana e nutrizionale, a causa della loro capacità di essere installate in molti paesaggi urbani diversi. In particolare, l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Alimentazione e l'Agricoltura (FAO) ha pilotato unità acquaponiche su piccola scala sui tetti della Cisgiordania e della Striscia di Gaza, in risposta ai problemi cronici della sicurezza alimentare e nutrizionale riscontrati in tutta la regione (Figura 1.10). Ad oggi, questo progetto pilota e il successivo scale-up sono uno di un numero crescente di esempi in tutto il mondo in cui l'acquaponica viene integrata con successo in interventi di sicurezza alimentare di emergenza su scala media. Tuttavia, molti tentativi sono «ad hoc*» e opportunistici, in molti casi portano a interventi stand-alone e a basso impatto, quindi si dovrebbe usare cautela nel valutare il successo dell'acquaponica umanitaria.

   Negli ultimi anni c'è stata un'ondata di conferenze acquaponiche in tutto il mondo. Inoltre, l'acquaponica fa sempre più parte delle conferenze sull'acquacoltura e sull'idroponica. Molti di questi pannelli delineano le crescenti preoccupazioni tra ricercatori provenienti da diversi background e specializzazioni, responsabili politici e parti interessate per trovare soluzioni sostenibili per garantire una crescita duratura e garantire un aumento della produzione alimentare per una popolazione mondiale in crescita. Un gruppo di persone intorno all'altro Descrizione generata automaticamente

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

6. Idroponica e cultura senza suolo

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   La cultura senza suolo è il metodo di coltivazione delle colture agricole senza l'uso del suolo. Invece del terreno, vengono utilizzati vari terreni di crescita inerti, chiamati anche substrati. Questi supporti forniscono supporto alle piante e ritenzione di umidità. I sistemi di irrigazione sono integrati all'interno di questi mezzi, introducendo così una soluzione nutritiva nelle zone radicali delle piante. Questa soluzione fornisce tutti i nutrienti necessari per la crescita delle piante. Il metodo più comune di coltura senza suolo è l'idroponica, che include la coltivazione di piante su un substrato o in un mezzo acquoso con radici nude. Esistono molti progetti di sistemi idroponici, ognuno dei quali ha uno scopo diverso, ma tutti i sistemi condividono queste caratteristiche di base (Figura 1.3).

   L'agricoltura senza suolo è stata utilizzata per ridurre i parassiti e le malattie trasmesse dal suolo che colpiscono le colture monoculturali. L'idroponica può infatti controllare i parassiti e le malattie trasmesse dal suolo evitando il contatto tra le piante e il suolo, e perché i terreni privi di terreno possono essere sterilizzati e riutilizzati tra le colture. Questo riutilizzo dei substrati soddisfa le particolari esigenze della produzione intensiva. Alcuni substrati sono di gran lunga migliori del suolo, in particolare in termini di capacità di ritenzione idrica e apporto di ossigeno nella zona radicale. Gli agricoltori hanno inoltre migliorato le prestazioni delle piante attraverso un maggiore controllo su diversi fattori cruciali della crescita delle piante. La disponibilità di nutrienti alle radici delle piante è meglio manipolata, monitorata e controllata in tempo reale, portando a produzioni quantitative e qualitative più elevate. Inoltre, la maggior parte dei metodi di coltura senza suolo utilizza una frazione dell'acqua necessaria per la produzione tradizionale a base di suolo, poiché la soluzione nutritiva viene riciclata.

   

   L'agricoltura senza suolo è uno dei principali sviluppi scientifici, economici e tecnologici nel campo generale dell'agricoltura negli ultimi 200 anni. In generale, ma ridominatamente nelle nazioni sviluppate in climi temperati, c'è stata una crescente domanda di colture fuori stagione e di alto valore. In parte, questo è il risultato di un diffuso miglioramento degli standard di vita. Questo aumento della domanda ha portato all'espansione di molti tipi di sistemi di coltivazione protetti per aumentare la capacità produttiva e prolungare l'offerta di colture durante tutto l'anno. All'interno di questi sistemi protetti, le colture possono essere coltivate nel suolo. Tuttavia, per rimanere competitivi con la produzione agricola in campo aperto, l'intensità ha dovuto aumentare per compensare i maggiori costi di produzione associati all'agricoltura ambientale controllata. Di conseguenza, c'è stato un passaggio dalla produzione del suolo alla cultura senza suolo per rispondere alle mutevoli esigenze dell'agricoltura. Questo approccio fornisce alternative alla sterilizzazione tossica del suolo per controllare parassiti e agenti patogeni, e può aiutare a superare i problemi di stanchezza del suolo che le pratiche di monocoltura hanno portato.

   Oltre ai rendimenti significativamente più elevati rispetto all'agricoltura tradizionale, l'agricoltura senza suolo è importante anche a causa della sua maggiore efficienza nell'uso di acqua e fertilizzanti, che rende l'idroponica la tecnica agricola più adatta nelle regioni aride o laddove la dispersione dei nutrienti sia un problema per entrambi motivi ambientali ed economici. L'offset del suolo rende l'idroponica una soluzione indispensabile nelle zone in cui non sono disponibili terreni arabili. L'agricoltura senza suolo può invece essere sviluppata in terreni aridi, in aree saline, in ambienti urbani e suburbani o laddove la concorrenza per terreni e acque o condizioni climatiche sfavorevoli richieda l'adozione di sistemi di produzione intensiva. L'elevata produttività per il piccolo spazio richiesto rende l'agricoltura senza suolo un metodo interessante per la sicurezza alimentare o per lo sviluppo di una microagricoltura a miglia zero.

   Per riassumere, i quattro motivi principali per cui la coltura senza suolo è una pratica agricola in espansione sono: diminuzione della presenza di malattie trasmesse dal suolo e agenti patogeni a causa di condizioni sterili; miglioramento delle condizioni di crescita che possono essere manipolate per soddisfare le esigenze vegetali ottimali che portano ad un aumento delle rese; aumento delle efficienza nell'uso di acqua e fertilizzanti e possibilità di sviluppare l'agricoltura laddove non sia disponibile un terreno adeguato. Oltre all'aumento della domanda di prodotti chimici e privi di pesticidi e di pratiche agricole più sostenibili, si sono svolte ricerche approfondite sui metodi biologici e meno suolo. La sezione 6.1 discute queste differenze in modo più dettagliato.

   Una delle principali preoccupazioni per quanto riguarda la sostenibilità dell'agricoltura moderna è la completa dipendenza da fertilizzanti chimici fabbricati per produrre alimenti. Questi nutrienti possono essere costosi e difficili da reperire, e spesso provengono da pratiche difficili dal punto di vista ambientale che rappresentano un contributo sostanziale di tutte le emissioni di anidride carbonica (CO2) provenienti dall'agricoltura. L'apporto di molti di questi nutrienti cruciali si sta esaurendo ad un ritmo rapido, con proiezioni di carenza globale nei prossimi decenni. L'idroponica è molto più efficiente in termini di utilizzo di acqua e nutrienti rispetto all'agricoltura basata sul suolo, ma la sua gestione è più complicata e richiede un diverso insieme di input, soprattutto durante l'installazione. L'elettricità è generalmente necessaria per far circolare o ossigenare l'acqua. Tuttavia, non richiede combustibile per arare il suolo, non richiede energia supplementare per pompare volumi molto più elevati di acqua per l'irrigazione o per effettuare il controllo delle diserbazioni, e non disturba la materia organica del suolo attraverso pratiche agricole intensive. I costi iniziali, i materiali da costruzione e la dipendenza da elettricità e input saranno anche importanti limitazioni per l'acquaponica, ma in questo caso la necessità di fertilizzanti chimici viene completamente rimossa.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *